基于钻井行业实时数据服务系统及数据交互方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于钻井行业实时数据服务系统，它包括RDS服务器、若干RDS客户端，每个RDS客户端一端连接有钻井行业所涉及设备，另一端通过局域网与RDS服务器相连接，RDS服务器在内存数据库中创建用于记录设备与设备信号的数据模型，RDS服务器接收RDS客户端发送的数据，并将数据储存于RDS服务器内存数据库中，当其他设备通过RDS客户端请求读取数据时，RDS服务器从内存数据库中查询并读取数据最新值，并将该数据发送至需要的RDS客户端；且设备可在RDS服务器上订阅所需的共享数据，当被订阅的数据变化后，所述RDS服务器将数据最新值推送至订阅该数据的RDS客户端，使相应设备得到数据最新值。本发明专利技术数据服务系统可实现高效实时通信，支持多种设备接入，且多设备可共享数据，为设备长时间稳定运行和钻井行业的安全生产提供保证。

【技术实现步骤摘要】
基于钻井行业实时数据服务系统及数据交互方法
本专利技术涉及一种数据处理及共享系统与方法，尤其是基于钻井行业数据服务系统及方法。
技术介绍
在钻井培训、监控、远程控制和数据记录的应用背景下，工业界需要一种技术使设备与设备之间共享数据。设备包括：钻井设备、智能钻井控制座椅、手柄、PC、手持移动设备（如智能手机）、平板电脑（如iPad）、传感器（如距离，温度传感器）、监控摄像头、关系数据库、实时数据库、远程Web服务器等。现有技术中也有多种数据处理技术，但是其各有优缺点，简要列举说明如下：1、微软WindowsCommunicationFoundation(WCF)该项技术可满足实时通信的要求，但用户需设计并测试合适的网络拓扑结构。并且该项技术无法满足支持多设备的要求。WCF仅支持预装.NET的Windows平台，无法支持部分非Windows平台设备（如iOS设备）。且该技术对数据共享的支持不完善。主要原因是该技术要求设备共享预设的数据定义（如XMLScheme或数据定义API），以使共享双方能够解析共享数据。该要求导致如下两种限制：1）当某设备更新数据定义时，其余接入系统的设备必须也重新定义相应数据格式；2）对于未知的新设备，使用者常无法预先设定数据格式。在工业化应用中，不断出现的新设备使投资者必须不断升级系统以应对新需求，后果则是系统升级繁琐代价高昂。2、高性能关系数据库高性能关系数据库（如OracleTimesTen，MicrosoftSQLServer2014等）部分解决了数据共享的难题。数据库通过SQL或编程接口，可以支持多种基本数据类型。利用关系数据库的数据建模，我们也可解决共享数据定义的难点。并且高性能数据库可将数据临时存放于内存中，解决了不同客户端高速读取和写入的问题。但是，高性能数据库不提供设备接入支持。不同设备能否接入数据库，取决于设备的运行平台能否支持数据库连接协议（如ODBC协议）。因此，该方案无法满足支持多设备的要求。高性能数据库也没有解决实时通信的难点。实时数据通信取决于客户端与数据库的通信方式。而且高性能数据库无法在数据更新后，实时通知客户端领取最新数据。因此，数据库的实时数据共享常以客户端轮询数据库的形式完成。此项方案在多设备条件下非常低效，常为整个系统性能的瓶颈，无法满足业界对实时性能的要求。3、工业级实时数据库系统工业级实时数据库（如OSISoftThePIsystem）可以实时采集，处理，分析数据。类似系统能够满足实时通信的要求。设备的各种信号能够实时的送入系统。并且工业级的实时数据库可支持多种设备接入。例如OSISoftThePIsystem提供上百种工业标准的接口，以接入各种设备。但是，实时数据库无法满足多设备共享数据的要求。实时数据库不支持某一设备实时读取或推送原始数据至其他设备。这是由于实时数据库的应用定位不同导致。实时数据库的用途是采集并对实时数据加工处理分析，而不是实时共享原始数据。基于钻井行业对安全生产的要求，设备之间的通信和数据共享必须实时，高效，长时间稳定的进行，因此迫切需要一款创新的数据服务系统。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服现有技术的不足而提供一种高效、实时、支持多种设备接入并适用于钻井行业的数据服务系统及数据交互方法。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于钻井行业实时数据服务系统，其特征在于：它包括RDS服务器、若干RDS客户端，每个所述的RDS客户端一端连接有钻井行业所涉及设备，另一端通过局域网与所述的RDS服务器相连接，所述的RDS服务器内存中创建有用于记录RDS系统状态（即设备，设备信号，及二者关系）的数据模型，所述的数据模型包括RDS客户端元数据、设备数据单元的元数据、RDS客户端与数据单元关系描述的元数据、RDS客户端与数据单元订阅配置的元数据，每个所述的RDS客户端有唯一的身份识别码，所述的RDS客户端与设备数据单元的关系描述为多对多，即任意一个RDS客户端可以操作和订阅一个至多个数据单元，并且任意一个数据单元可被一个至多个RDS客户端操作和订阅，所述的RDS服务器接收某一RDS客户端发送的数据，并将数据存储于其内存数据库中，当其他RDS客户端请求读取数据时，所述的RDS服务器从内存数据库中查询并读取数据最新值，并将该数据发送至需要的RDS客户端；且设备可在所述RDS服务器上订阅所需的共享数据，当被订阅的数据变化后，所述RDS服务器将数据最新值推送至订阅该数据的RDS客户端。进一步地，所述的RDS客户端元数据记录每个RDS客户端设备名称、通信方式、网络状态、数据统计等信息；所述的数据单元的元数据记录每个数据单元的类型、名称、状态、数据统计等信息；所述的RDS客户端与数据单元关系描述包含每一个RDS客户端对某数据单元的是读取或是写入以及当该RDS客户端读取或写入该数据单元时如何转换数据格式；所述的RDS客户端与数据单元订阅配置定义了每一个RDS客户端对某数据单元的数据流质量控制规则。进一步地，所述的RDS客户端与不同的设备相连接，其通信方式也相应不同。进一步地，当所述的设备为关系数据库时，所述RDS客户端与设备的连接方式基于ODBC，JDBC或ADO.NET；当所述设备为OSISoftthePIsystem，所述RDS客户端与设备的连接方式为PI提供的API接口；当所述设备为钻井控制系统，所述RDS客户端与设备的通讯方式基于WinAC协议或OPC协议。所述的RDS客户端与钻井设备通信方式不局限于以上所述。进一步地，所述的RDS服务器与RDS客户端的传输数据采用信号包，每个信号包由控制帧和载荷帧组成。利用控制帧，所述RDS服务器或RDS客户端可以识别信号包所属发送端。本专利技术还提供一种基于钻井行业的实时数据服务系统的数据交互方法，其包括RDS客户端写数据至RDS服务器、RDS服务器推送数据更新至相关RDS客户端、RDS客户端订阅数据、RDS客户端主动读取数据、RDS服务器与某一RDS客户端协调二者连接状态；所述的RDS客户端写数据至RDS服务器步骤依次为：所述的RDS客户端在本地生成数据单元描述信息，将所述的描述信息以信号包方式发送至所述的RDS服务器，所述的RDS服务器读取描述信息并查询服务器内存数据库中是否有该数据，如无该数据单元，所述的RDS服务器在内存数据库中创建并保存该数据，同时，所述的RDS服务器以信号包方式发送控制信号至相应RDS客户端，告知操作结果；所述的RDS服务器推送数据更新至相关RDS客户端步骤依次为：在写数据之后，所述的RDS服务器在内存数据库中查询订阅该数据单元的客户端目录，若查询到一个或多个客户端，所述RDS服务器在本地生成数据单元描述信息，并将此数据单元以信号包方式发送至查询得到的所有客户端；若没有查询到任何客户端，RDS服务器结束此任务；所述RDS客户端订阅数据的步骤依次为：对于需要订阅的一个或多个数据单元，RDS客户端在本地一一生成数据单元描述信息，并封装为请求订阅数据包，以信号包方式发送给RDS服务器，所述RDS服务器读取数据包，在内存数据库中修改并保存RDS客户端与数据单元的订阅关系并以信号包方式发送控制信号至RDS客户端，告知操作结果；所述RDS客户端主动读取数据步骤依次为：所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于钻井行业实时数据服务系统，其特征在于：它包括RDS服务器、若干RDS客户端，每个所述的RDS客户端一端连接有钻井行业所涉及设备，另一端通过局域网与所述的RDS服务器相连接，所述的RDS服务器内存数据库中创建RDS系统状态的数据模型以管理设备与设备信号，所述的数据模型包括：RDS客户端元数据、设备数据单元的元数据、RDS客户端与数据单元关系描述的元数据、RDS客户端与数据单元订阅配置的元数据；所述的元数据关系模型包括：RDS客户端与设备数据单元的关系描述为多对多，即任意一个RDS客户端可以操作/订阅一个至多个数据单元，并且任意一个数据单元可被一个至多个RDS客户端操作/订阅，所述的RDS服务器接收某一RDS客户端发送的数据，并将数据储存于内存中，当其他RDS客户端请求读取数据时，所述的RDS服务器从内存数据库中查询并读取数据最新值，并将该数据发送至需要的RDS客户端；且设备可在所述RDS服务器上订阅所需的共享数据，当被订阅的数据变化后，所述RDS服务器将数据最新值推送至订阅该数据的RDS客户端，使相应设备获得该最新值。

【技术特征摘要】
1.一种基于钻井行业实时数据服务系统，其特征在于：它包括RDS服务器、若干RDS客户端，每个所述的RDS客户端一端连接有钻井行业所涉及设备，另一端通过局域网与所述的RDS服务器相连接，所述的RDS服务器内存数据库中创建RDS系统状态的数据模型以管理设备与设备信号，所述的数据模型包括：RDS客户端元数据、设备数据单元的元数据、RDS客户端与数据单元关系描述的元数据、RDS客户端与数据单元订阅配置的元数据；所述的元数据关系模型包括：RDS客户端与设备数据单元的关系描述为多对多，即任意一个RDS客户端可以操作/订阅一个至多个数据单元，并且任意一个数据单元可被一个至多个RDS客户端操作/订阅，所述的RDS服务器接收某一RDS客户端发送的数据，并将数据储存于内存中，当其他RDS客户端请求读取数据时，所述的RDS服务器从内存数据库中查询并读取数据最新值，并将该数据发送至需要的RDS客户端；且设备可在所述RDS服务器上订阅所需的共享数据，当被订阅的数据变化后，所述RDS服务器将数据最新值推送至订阅该数据的RDS客户端，使相应设备获得该最新值。2.根据权利要求1所述的基于钻井行业实时数据服务系统，其特征在于：所述的RDS客户端元数据记录有每个RDS客户端设备名称、通信方式、网络状态、数据统计等信息；所述的数据单元的元数据记录有每个数据单元的类型、名称、状态、数据统计等信息；所述的RDS客户端与数据单元关系描述包含每一个RDS客户端对某数据单元的操作是读取还是写入以及当该RDS客户端读取或写入该数据单元时如何转换数据格式；所述的RDS客户端与数据单元订阅配置定义了每一个RDS客户端如何对某数据单元运用数据流质量控制。3.根据权利要求1所述的基于钻井行业实时数据服务系统，其特征在于：所述的RDS客户端与不同的设备相连接，其通信方式也相应不同。4.根据权利要求3所述的基于钻井行业实时数据服务系统，其特征在于：当所述的设备为关系数据库时，所述RDS客户端与设备的连接方式基于ODBC，JDBC或ADO.NET；当所述设备为OSISoftthePIsystem，所述RDS客户端与设备的连接方式为PI提供的API接口；当所述设备为钻井控制系统，所述RDS客户端与设备的通讯方式基于WinAC协议或OPC协议。5.根据权利要求1所述的基于钻井行业实时数据服务系统，其特征在于：所述的RDS服务器与RDS客户端的传输数据采用信号包，每个信号包由控制帧和载荷帧组成，根据控制帧，可识别该信号包所属发送端。6.根据权利要求1至5所述的任一种基于钻井行业实时数据服务系统中数据交互的方法，其包括RDS客户端写数据至RDS服务器、RDS服务器推送数据更新至相关RDS客户端、RDS客户端订阅数据、RDS客户端主动读取数据；所述的RDS客户端写数据至RDS服务器步骤依次为：所述的RDS客户端在本地生成数...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋丹，付洋，
申请(专利权)人：苏州耐克斯特能源开采技术有限公司，隋丹，
类型：发明
国别省市：江苏;32